DE102004023092B3

DE102004023092B3 - Adhesive detecting unit, comprises a radiation source which is used to irradiate surfaces, and a receiver unit with primary and secondary receivers

Info

Publication number: DE102004023092B3
Application number: DE200410023092
Authority: DE
Inventors: Fritz Kurandt; Christian Wattrodt
Original assignee: System Kurandt GmbH
Current assignee: Baumer HHS GmbH
Priority date: 2004-05-05
Filing date: 2004-05-05
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2024-05-06

Abstract

An arrangement for detecting adhesive on a surface, comprises a radiation source which is used to irradiate the surface, and a receiver unit with primary and secondary receivers. The primary receiver detects water absorption wavelengths reflected from the surface, while the second receiver does not detect water absorption wavelengths. The evaluation unit has a switching unit, and the signal from the primary receiver (7) is taken as the measured signal while that from the secondary receiver (8) is taken as a reference signal, when detecting water based adhesive. The signals are taken the other way round when detecting EVA based adhesive. The radiation source (1) is broad band and contains both primary and secondary wavelengths. The reflected radiation is coupled to a light guide (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von Leim auf einer Oberfläche nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The The invention relates to a device for detecting glue on a surface according to the preamble of the main claim.

Es sind nach dem Stand der Technik ( DE 198 10 163 A1 , US 6,281,500 ) Einrichtungen zum Nachweis von wasserhaltigen Klebstoffen, sogenannten Kaltleimen, auf Oberflächen bekannt, bei denen mit einer Beleuchtungseinrichtung, deren Spektrum einen Bereich innerhalb und außerhalb einer Absorptionsbande des Wassers überdeckt, auf die Oberfläche abgebildet wird. Die von der Oberfläche reflektierte Strahlung wird üblicherweise über eine Optik auf einen Detektor mit Spektralfilter, das die Absorptionsbande durchlässt, gesandt. Ein Teil der reflektierten Strahlung wird auf einen zweiten Detektor geleitet, dem ein Spektralfilter vorgeschaltet ist, das Strahlung in einem Wellenlängenbereich außerhalb der Absorptionsbande des Wassers durchlässt. Beide Signale werden einer Auswerteeinrichtung zugeführt, die aus Signalunterschieden bei unterschiedlichen Messungen bestimmt, ob der Dispersionsleim auf der Oberfläche vorhanden ist oder nicht.It is according to the prior art ( DE 198 10 163 A1 . US 6,281,500 ) Devices for the detection of water-based adhesives, so-called cold glues, known on surfaces in which is covered with a lighting device whose spectrum covers an area within and outside an absorption band of the water on the surface. The radiation reflected by the surface is usually sent via an optical system to a detector with a spectral filter which transmits the absorption band. Part of the reflected radiation is directed to a second detector, preceded by a spectral filter which transmits radiation in a wavelength range outside the absorption band of the water. Both signals are fed to an evaluation device which determines from signal differences in different measurements whether the dispersion glue is present on the surface or not.

Eine solche Vorrichtung nach dem Stand der Technik arbeitet einwandfrei für die Bestimmung des Vorhandenseins von Dispersionsklebstoffen und anderen wasserhaltigen Klebstoffen. Allerdings werden in der Verpackungsindustrie oder dergleichen auch Schmelz- oder Haftschmelzklebstoffe bzw. Heißleime eingesetzt. Da Schmelz- oder Haftklebstoffe ein anderes Verhalten haben als Wasser enthaltende Klebstoffe, muss für den Nachweis von so genanntem Heißleim eine andere Messvorrichtung gewählt werden. Dies bedeutet einen größeren Aufwand für die Messeinrichtungen für den Anwender, sowohl zeitlicher als auch finanzieller Natur.A such device according to the prior art works properly for the Determination of the presence of dispersion adhesives and others water-based adhesives. However, in the packaging industry or the like also melting or Hot-melt adhesives or hot glue used. As melt adhesives or adhesives behave differently have as water-containing adhesives, must for the detection of so-called hot glue another measuring device can be selected. This means a greater effort for the Measuring equipment for the user, both temporally and financially.

Aus der DE 198 16 359 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Nachweis von Oberflächenstrukturen, insbesondere von Klebstoffaufträgen bekannt, die einen Y-förmigen Lichtwellenleiter aufweist, dessen einer Zweig mit einer Lichtquelle und dessen anderer Zweig mit einem Empfänger verbunden ist. Das von der Oberfläche reflektierte Licht ändert sich bei Wechsel von Struktur zur restlichen Oberfläche.From the DE 198 16 359 Furthermore, a device for detecting surface structures, in particular of adhesive applications is known, which has a Y-shaped optical waveguide whose one branch is connected to a light source and whose other branch is connected to a receiver. The light reflected from the surface changes when the structure changes to the rest of the surface.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erkennung sowohl von wasserhaltigen Klebstoffen als auch von Heißleimen zu schaffen, die einfach in der Anwendung ist und weniger aufwendig hinsichtlich der Kosten ist und flexibel einsetzbar ist.Of the Invention is therefore based on the object, a device for Detection of both water based adhesives and hot melt adhesives too create that is easy to use and less expensive in terms of cost and is flexible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.These The object is achieved by the characterizing features of the main claim in connection with the Characteristics of the preamble solved.

Dadurch, dass eine im Stand der Technik bekannte Vorrichtung zur Erkennung von Wasser enthaltenden Dispersions- oder Kaltleimen, die einen Messkanal zur Erfassung einer Absorptionsbande des Wassers und ei nen Referenzkanal zur Erfassung eines Wellenlängenbereichs außerhalb der Absorptionsbande des Wassers aufweist, mit einer Umschalteinrichtung versehen wird, die den Messkanal für die Erfassung von Kaltleimen in einen Referenzkanal zur Erfassung von Heißleimen auf EVA-Basis und den Referenzkanal zur Erfassung von Kaltleimen in den Messkanal für die Erfassung von Heißleimen umschaltet, ist es möglich mit einer Vorrichtung sowohl das Vorhandensein von Kaltleimen als auch das Vorhandensein von Heißleimen auf EVA-Basis zu erfassen. Dabei wird die Wellenlänge des Messkanals für den Heißleim selbstverständlich so gewählt, dass sie auf das Vorhandensein von Heißleimen reagiert. Eine derartige Vorrichtung bringt den Vorteil, dass sie sehr flexibel einsetzbar ist und dass auch schon vorhandene Vorrichtungen zur Erfassung von Kaltleim nachgerüstet werden können.Thereby, that a known in the art device for detection water-containing dispersion or Kaltleimen that a measuring channel for detecting an absorption band of the water and a reference channel for detecting a wavelength range outside having the absorption band of the water, with a switching device is provided, which is the measuring channel for the detection of cold glue into a reference channel for detecting EVA-based hot melt adhesives and the reference channel for the detection of cold glue in the measuring channel for the detection of hot glue it is possible with a device both the presence of cold glues as also the presence of hot glue on an EVA basis. The wavelength of the Measuring channel for the hot glue Of course chosen so that it reacts to the presence of hot glue. Such Device has the advantage that it can be used very flexibly is that and already existing devices for the detection of Cold glue retrofitted can be.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.By in the subclaims specified measures Advantageous developments and improvements are possible.

In vorteilhafter Weise wird die bei der Vorrichtung notwendige Strahlteilung des reflektierten Lichts durch einen Lichtleiter mit zwei Enden realisiert, an denen die Detektoren oder Empfänger befestigt sind.In Advantageously, the necessary in the device beam splitting of the reflected light through a light guide with two ends realized where the detectors or receivers are attached.

Als Wellenlängenbereiche haben sich ein Wellenlängenbereich mit einer Mittenfrequenz von 1940 nm für die Absorptionsbande des Wassers und der zweite Wellenlängenbereich mit einer Mittenwellenlänge von 1840 nm als Reaktionswellenlängenbereich für den Heißleim auf EVA-Basis als sinnvoll erwiesen, wobei bei der Messung des Auftrags des Dispersionsklebstoffs der Bereich um 1840 nm der Referenzbereich und umgekehrt bei der Messung des Auftrags des auf EVA basierenden Schmelzklebstoff der Bereich um 1940 nm der Referenzbereich ist. Es sind andere Wellenlängen nutzbar, z.B. Bereiche um 950 nm, 1700 nm oder 2940 nm für Wasser mit entsprechend angepasstem Referenzkanal.When Wavelength ranges have a wavelength range with a center frequency of 1940 nm for the absorption band of the Water and the second wavelength range with a center wavelength of 1840 nm as the response wavelength range for the hot glue on an EVA basis has proven useful, taking into account the measurement of the contract of the dispersion adhesive, the range around 1840 nm is the reference range and conversely, when measuring the order of the EVA-based hot melt adhesive of the Range around 1940 nm is the reference range. There are other wavelengths available, e.g. Areas around 950 nm, 1700 nm or 2940 nm for water with appropriately adjusted Reference channel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described in the following Description closer explained. The single figure shows a schematic structure of the device according to the invention.

Wie in der Figur zu erkennen ist, weist die Vorrichtung eine breitbandige Lichtquelle 1 auf, die eine Oberfläche 2 bestrahlt, auf der Leim 3 als flächige, Raupen- oder Punktaufträge aufgebracht wird. Weiterhin ist ein Lichtleiter 4 mit einer Einkoppeloptik, die nicht näher dargestellt ist, vorgesehen, der so aufgebaut ist, dass er gleichzeitig als Strahlteiler dient. Der Lichtleiter spaltet sich dabei in zwei Enden 5, 6 auf, die jeweils Bestandteil eines Messkanals und eines Referenzkanals sind. Den Lichtleitern 5, 6 sind jeweils ein Empfänger oder Detektor 7, 8 mit Filtern 9, 10 zugeordnet. Eines der Filter 9, 10 ist ein Filter zum Erfassen einer Absorptionsbande des Wassers, während das andere Filter 10, 9 einen Wellenlängenbereich aufweist, der auf ein Grundpolymer von auf EVA basierenden Schmelzklebstoffen reagiert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das eine Filter 9 eine Mittenfrequenz von etwa 1940 nm, während das andere Filter 10 eine Mittenfrequenz von 1840 nm aufweist. Somit arbeitet die Vorrichtung im mittleren Infrarotbereich.As can be seen in the figure, the device has a broadband light source 1 on that a surface 2 irradiated, on the glue 3 is applied as a flat, caterpillar or point orders. Furthermore, a light guide 4 provided with a coupling optics, which is not shown in detail, which is constructed so that it also serves as a beam splitter. The light guide splits into two ends 5 . 6 which are each part of a measuring channel and a reference channel. The light guides 5 . 6 are each a receiver or detector 7 . 8th with filters 9 . 10 assigned. One of the filters 9 . 10 is a filter for detecting an absorption band of the water while the other filter 10 . 9 has a wavelength range responsive to a base polymer of EVA-based hot melt adhesives. In the present embodiment, this has a filter 9 a center frequency of about 1940 nm, while the other filter 10 has a center frequency of 1840 nm. Thus, the device operates in the mid-infrared range.

Die Detektoren 7, 8 sind mit einer Auswerteeinheit verbunden, die als Mikrocontroller oder dergleichen ausgebildet sein kann, wobei die Auswerteeinheit eine Umschalteinrichtung 12 und zwei Auswerteabschnitte 13, 14 umfasst, die unterschiedliche Programme mit unterschiedlichen Auswertealgorithmen aufweisen. Die Auswerteeinheit 11 kann mit einer optischen oder akustischen Anzeigevorrichtung 15 und/oder mit einer Protokolleinheit 16 versehen sein.The detectors 7 . 8th are connected to an evaluation unit, which may be formed as a microcontroller or the like, wherein the evaluation unit is a switching device 12 and two evaluation sections 13 . 14 includes having different programs with different evaluation algorithms. The evaluation unit 11 can with an optical or acoustic display device 15 and / or with a protocol unit 16 be provided.

Die Umschalteinrichtung 12 führt eine Umschaltung zwischen dem jeweiligen Messkanal und dem jeweiligen Referenzkanal derart durch, dass die Signale des einen Kanals, z. B. des Empfängers 7 in dem einen Auswerteabschnitt, z. B. 13 als Messkanal und die Signale des zweiten Empfängers 8 als Referenzkanal behandelt werden, während nach Umschaltung die Signale des Empfängers 7 von dem Auswerteabschnitt 14 als Referenzkanal und die Signale des zweiten Empfängers 8 als Messkanal behandelt werden. Das bedeutet, dass über die Umschalteinrichtung zwischen einer Messung mit Dispersions- oder Kaltleim und einer Messung mit Heißleim gewählt werden kann.The switching device 12 performs a switching between the respective measuring channel and the respective reference channel in such a way that the signals of a channel, z. B. the recipient 7 in the one evaluation section, z. B. 13 as measuring channel and the signals of the second receiver 8th be treated as a reference channel, while after switching the signals of the receiver 7 from the evaluation section 14 as a reference channel and the signals of the second receiver 8th be treated as a measuring channel. This means that it is possible to choose between a measurement with dispersion or cold glue and a measurement with hot glue via the switching device.

Für einen Messvorgang strahlt die Lichtquelle breitbandig, d. h. mit einem Wellenlängenbereich, der sowohl die Wellenlängen des Filters 9 als auch die Wellenlängen des Filters 10 umfassen, auf die mit z. B. Kaltleim 3 versehene Oberfläche. Die reflektierte Strahlung wird über die Einkoppeloptik in den Lichtleiter 4 eingekoppelt, der die Strahlung über die Enden 5, 6 auf die jeweiligen Filter 9, 10 leitet, wobei das Filter 9 die Absorptionsbande des Wassers bei 1940 nm durchlässt und das Filter 10 die Referenzstrahlung bei 1840 nm für den Empfänger 8 ausfiltert. Die Signale der Empfänger 7, 8 werden von der Umschalteinrichtung 12, die manuell oder durch eine externe Steuereinheit gesteuert auf die Kaltleimfunktion geschaltet wurde, an den Auswerteabschnitt 13 ge leitet, in dem der Auswertealgorithmus für den Kaltleim durchgeführt wird. Mit anderen Worten gesagt wird über die Umschalteinrichtung 12 das Programm zur Auswertung der Messsignale für die Kaltleimerfassung durchgeführt. Über die Anzeigeeinheit 15 oder die Protokolleinheit 16 wird angezeigt bzw. dokumentiert, ob der gewünschte Leimauftrag ordnungsgemäß vorhanden ist oder ob fehlerhafte Aufträge vorhanden sind.For a measurement process, the light source emits broadband, ie with a wavelength range that covers both the wavelengths of the filter 9 as well as the wavelengths of the filter 10 include, with z. B. cold glue 3 provided surface. The reflected radiation is transmitted via the coupling optics into the light guide 4 coupled in, the radiation over the ends 5 . 6 on the respective filters 9 . 10 conducts, with the filter 9 the absorption band of the water at 1940 nm lets through and the filter 10 the reference radiation at 1840 nm for the receiver 8th filters out. The signals of the receivers 7 . 8th be from the switching device 12 , which was switched manually or by an external control unit controlled to the cold glue function, to the evaluation section 13 ge, in which the evaluation algorithm for the cold glue is performed. In other words, it is said about the switching device 12 the program for evaluating the measurement signals for cold glue detection performed. About the display unit 15 or the protocol unit 16 is displayed or documented as to whether the desired glue application is properly present or whether faulty orders are available.

Wenn Heißleim auf EVA-Basis erfasst werden soll, schaltet die Umschaltvorrichtung auf den Auswerteabschnitt 14 um, in dem das Signal des Empfängers 7 als Referenzsignal und das Signal vom Empfänger 8 als Messsignal genommen wird und das Programm für die Heißleimauswertung durchgeführt wird.If EVA-based hot glue is to be detected, the switching device switches to the evaluation section 14 around, in which the signal of the receiver 7 as a reference signal and the signal from the receiver 8th is taken as a measuring signal and the program for the hot melt evaluation is performed.

Selbstverständlich kann die Umschalteinrichtung 12 auch softwaremäßig ausgebildet werden, d. h. abhängig von der Information Kalt- oder Heißleim, die an die Auswerteeinheit 11 gegeben wird, wird das Programm für die Auswertung des Kaltleims (Abschnitt 13) oder das Programm für die Auswertung bezüglich des Heißleims (Abschnitt 14) gewählt.Of course, the switching device 12 also be formed by software, ie, depending on the information cold or hot glue, the to the evaluation 11 is given, the program for the evaluation of cold glue (Section 13 ) or the evaluation program for the hotmelt (Section 14 ).

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Strahlungsquelle 1 breitbandig gewählt und vor den Empfängern 7, 8 sind die entsprechenden Filter zur spektralen Detektion vorgesehen. Es ist auch denkbar, dass die Beleuchtungseinrichtung mehrere selektive Strahlungsquellen aufweist, die unterschiedliche Einfallswinkel hervorrufen, so dass die reflektierte Strahlung in unterschiedlichen Richtungen abstrahlt und somit durch getrennte Empfänger detektiert werden kann. Weiterhin ist in einer anderen Ausführungsform möglich, dass anstelle des Lichtleiters 4 mit den Enden 5, 6 eine Empfängeroptikanordnung mit dikroiti schem Strahlteiler verwendet wird, der die Strahlung der einen Wellenlänge ablenkt und die Strahlung der anderen Wellenlänge durchlässt. Es sind auch Kombinationen von Filteranordnungen im Abstrahlungspfad und im Empfängerpfad denkbar.In the described embodiment, the radiation source 1 broadband selected and in front of the receivers 7 . 8th the corresponding filters are provided for spectral detection. It is also conceivable that the illumination device has a plurality of selective radiation sources, which cause different angles of incidence, so that the reflected radiation radiates in different directions and thus can be detected by separate receivers. Furthermore, it is possible in another embodiment, that instead of the light guide 4 with the ends 5 . 6 a receiver optics array is used with dikroiti cal beam splitter, which deflects the radiation of one wavelength and transmits the radiation of the other wavelength. Combinations of filter arrangements in the radiation path and in the receiver path are also conceivable.

Die Gestaltung der Vorrichtung in eine Auswerteeinheit und in eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit, in der die Bauteile 1 bis 10 aufgenommen sind, ist eine optimale Anpassung an die unterschiedlichen Applikationen erreichbar. Die Auswerteeinheit umfasst eine integrierte Elektronik, durch die analoge oder auch digitale Ausgangssignale für eine weitere Auswertung bereitgestellt werden können. An der Vorrichtung können integrierte Bedienfunktionen vorgesehen sein, die eine optimale Parametrierung direkt am Messort gestatten. Die Vorrichtung kann als eine Einheit an der Maschine für die Beleimung befestigt sein, wobei die Abtastfrequenz für den Messvorgang an die maximale Geschwindigkeit des Leimauftrages durch die Maschine angepasst sein muss, wobei eine Abtastfrequenz im Bereich von 10 kHz eine ausreichend kleine Messtoleranz erlaubt. Eine relative Unabhängigkeit vom Trägermaterial ist erzielbar durch die Wahl der Anordnung von der Beleuchtungseinrichtung zur Empfangsoptik.The design of the device in an evaluation and in a combined transmitting and receiving unit in which the components 1 to 10 are included, an optimal adaptation to the different applications can be achieved. The evaluation unit comprises integrated electronics, by means of which analog or even digital output signals can be provided for further evaluation. Integrated operating functions can be provided on the device, which permit optimum parameterization directly at the measuring location. The device can be used as a unit on the machine for the Glueing attached, wherein the sampling frequency for the measurement must be adapted to the maximum speed of the glue application by the machine, wherein a sampling frequency in the range of 10 kHz allows a sufficiently small measurement tolerance. A relative independence of the carrier material can be achieved by the choice of the arrangement of the illumination device for receiving optics.

Claims

A device for detecting glue on a surface having a radiation source for irradiating the surface and having a receiver arrangement comprising a first receiver and a second receiver, the first receiver having surface-reflected radiation in a first wavelength band containing an absorption band of the water detected and the second receiver detects a reflected radiation from the surface in a second wavelength range, which contains no absorption band of the water, and an evaluation evaluates the signals of the receiver, characterized in that the evaluation device is provided with a switching unit, which depends on their switching state the signal of the first receiver ( 7 ) as a measuring signal and the signal of the second receiver ( 8th ) as a reference signal to a first evaluation unit ( 13 ) for the detection of water-based glue or the signal of the first recipient ( 7 ) as the reference signal and the signal of the second receiver ( 8th ) as a measuring signal to a second evaluation unit ( 14 ) for detection of glue on EVA basis.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the radiation source ( 1 ) is broadband and includes the first and second wavelength ranges.

Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that the reflected radiation in a light guide ( 4 ) is coupled.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the light guide ( 4 ) is preceded by an optical system.

Device according to claim 3 or claim 4, characterized in that the light guide ( 4 ) is designed as a beam splitter and two ends ( 5 . 6 ) each of which has a receiver ( 7 . 8th ) assigned.

Apparatus according to claim 5, characterized in that between light guide ( 4 ) and receiver ( 7 . 8th ) one filter each ( 9 . 10 ) of the first and second wavelength ranges.

Device according to claim 1 or claim 2, characterized in that between the surface ( 2 ) and receiver ( 7 . 8th ) a partially transmissive mirror or a corresponding prism is arranged, which in each case separate the radiation of the first and second wavelength ranges and the respective radiation optionally via optics to the respective receiver ( 7 . 8th ) conduct.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the evaluation device ( 11 ) is a microprocessor or a microcontroller having two processing programs adapted to the water-based and EVA-based glue.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the switching device ( 12 ) is software-based and selects the respective processing program depending on the type of glue.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized that the second wavelength range reacted to glue on EVA basis.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized that the first wavelength range a center wavelength of about 1940 nm and the second wavelength range has a center wavelength of about 1840 nm.